Multiplikative feil. Konverteringsfeil

1. Etter formen til et numerisk uttrykk.

1.1.Absolutt feil– feil på måleinstrumentet, uttrykt i enheter av den målte fysiske mengden:

Hvor X OG– målt verdi.

X D– reell verdi. Målingen av den faktiske verdien utføres ved hjelp av en standard enhet eller reprodusert av et mål.

1.2. Relativ feil– feil på måleinstrumentet, uttrykt som forholdet mellom den absolutte feilen til måleinstrumentet og måleresultatet i forhold til den faktiske verdien av den målte verdien fysisk mengde. Den relative feilen er uttrykt i prosent:

Hvor X OG– målt verdi.

X D– reell verdi.

1.3. Redusert feil– relativ feil, uttrykt som forholdet mellom den absolutte feilen til måleinstrumentet og den konvensjonelt aksepterte verdien av mengden ( standardverdi), konstant over hele måleområdet eller deler av området. Den oppgitte feilen er også uttrykt i prosent.

Hvor X N– normaliseringsverdi av målt mengde.

2. I henhold til manifestasjonsmønsteret.

2.1. Systematisk feil– komponent av feilen til et måleinstrument, tatt som konstant eller naturlig varierende.

2.2. Tilfeldig feil– komponent av feilen til måleinstrumentet, varierende tilfeldig.

2.3. Grov feil– målefeil som er vesentlig større enn forventet feil under gitte forhold.

3. I henhold til bruksbetingelser.

3.1. Grunnleggende feil– feil på måleinstrumentet som brukes under normale forhold.

Normale forhold Anvendelsen av måleinstrumenter refererer til forholdene der påvirkningsmengder har nominelle verdier eller er innenfor det normale verdiområdet. Normale bruksbetingelser er spesifisert i standarder eller tekniske bruksbetingelser på måleinstrumenter. Ved bruk av måleinstrumenter under normale forhold, antas det at mengdene som påvirker dem praktisk talt ikke endrer deres egenskaper på noen måte. Så, for mange typer måleinstrumenter er normale forhold- temperatur - (293 ± 5)K, relativ fuktighet – (65 ± 15) %, strømforsyningsspenning - 220V ± 10 %.

3.2. Ytterligere feil– en komponent av feilen til et måleinstrument som oppstår i tillegg til hovedfeilen på grunn av avviket til noen av de påvirkende størrelsene fra dens normale verdi eller på grunn av dens avvik fra det normale verdiområdet. Ytterligere feil kan være forårsaket av endringer i flere påvirkende mengder samtidig. Ekstra feil er den delen av feilen som legges til ( algebraisk tillegg) til den viktigste i tilfeller der måleanordningen brukes under arbeidsforhold.

Arbeidsforhold er vanligvis slik at endringer i verdiene av påvirkende mengder for dem er betydelig større enn for normale forhold, dvs. Driftsforholdsområdet inkluderer normalforholdsområdet.

I noen tilfeller bestemmes hovedfeilen til måleenheter også for arbeidsområdet for endringer i verdiene til påvirkningsmengder. I disse tilfellene konseptet tilleggsfeil mister sin mening.

4. I henhold til forholdene og målemodus.

4.1. Statisk feil på måleinstrumentet, statisk feil– feilen til måleinstrumentet som brukes ved måling av en fysisk størrelse som antas å være konstant.

4.2. Dynamisk feil på måleinstrumentet– feilen til et måleinstrument som oppstår ved måling av en fysisk størrelse som endres (i løpet av måleprosessen).

5. I henhold til formen på verdien av den målte mengden.

5.1. Additiv feil på måleinstrumentet (null feil)– feil som forblir konstant for enhver verdi av den målte størrelsen. En additiv feil oppstår når den reelle konverteringsfunksjonen skifter i forhold til den nominelle med samme beløp.

Hvis additivfeilen er systematisk, kan den elimineres. For dette formålet har måleenhetene en spesiell justeringsenhet (korrektor) null verdi utgangssignal.

Hvis additivfeilen er tilfeldig, kan den ikke utelukkes den reelle funksjonen i forhold til den nominelle i tid på en vilkårlig måte. I dette tilfellet, for den virkelige transformasjonsfunksjonen, er det mulig å definere et bestemt bånd, hvis bredde forblir konstant for alle verdier av den målte mengden. Forekomsten av tilfeldig additiv feil er vanligvis forårsaket av lagerfriksjon, kontaktmotstand, nulldrift, støy og bakgrunn til måleenheten.

5.2. Multiplikativ feil (sensitivitetsfeil) – feil ved en lineært økende eller synkende målt verdi. Grafisk blir utseendet til en multiplikativ feil tolket ved å rotere den reelle transformasjonsfunksjonen i forhold til den nominelle. Hvis den multiplikative feilen er tilfeldig, er den virkelige transformasjonsfunksjonen representert av et bånd.

Årsaken til den multiplikative feilen er vanligvis en endring i konverteringskoeffisienten til individuelle elementer og enheter av måleenheter.

5.3. Linearitetsfeil – systematisk feil der forskjellen mellom de reelle og lineære nominelle transformasjonsfunksjonene er forårsaket av ikke-lineære effekter.

Årsakene til denne feilen kan være utformingen (kretsen) til måleenheten og ikke-lineære forvrengninger av konverteringsfunksjonen knyttet til ufullkommen produksjonsteknologi.

5.4. Hysteresefeil (feil omvendt) – systematisk feil, uttrykt i avviket mellom den reelle konverteringsfunksjonen til måleenheten med økende (rett slag) og redusere (omvendt) målt mengde.

Hysteresefeilen er den mest betydningsfulle og vanskelige å eliminere årsakene til dens forekomst kan være: tilbakeslag og tørrfriksjon i mekaniske overføringselementer, hystereseeffekten i ferromagnetiske materialer, fenomenet polarisering i elektriske, piezoelektriske og elektrokjemiske elementer, fenomenet; av elastisk ettervirkning i elastisk sensitive materialer, etc.

Kilden til multiplikative feil er en endring i parametrene til enheten, noe som forårsaker ustabilitet generell koeffisient følsomhet N = EN K/K 0 . Oftest skjer dette på grunn av endringer i strømforsyningsparametere, temperaturendringer miljø, feil installasjon av enheten, etc. Som allerede nevnt, for å eliminere den systematiske multiplikasjonsfeilen, blir enheten kalibrert.

For å redusere den tilfeldige multiplikative feilen, brukes et rasjonelt valg av parametere og struktur på kontrollsystemet. Vanligvis er den nødvendige, spesifiserte eller ønskede verdien av den totale følsomhetskoeffisienten til DUT kjent K = K f. For eksempel, hvis en individuell gründer anses som en IP, da K= 1. Derfor, å bestemme de optimale verdiene for følsomhetskoeffisientene til IU-koblingene kommer ned til den felles implementeringen to forhold

hvor er funksjonene TIL = K(k ( ,k 2 ,...,k N) Og D H = D H (k ( ,k 2 >... f k N) avhenger av typen blokkskjema IU.

I tabellen Figur 9.4 viser resultatene av å løse dette problemet for typiske koblinger av IU-koblinger Fra denne tabellen er det tydelig at når seriell tilkobling IU-lenkerspredning D H lik summen av koblingsfeilvariansene D s . I dette tilfellet avhenger det ikke av verdiene til følsomhetskoeffisientene til IU-seksjonene. Derfor kan å øke nøyaktigheten av målinger i slike måleenheter bare oppnås ved å øke nøyaktigheten til koblingene deres (redusere spredninger D s), eller redusere antall lenker N. Basert på prinsippet om lik presisjon, anbefales det ved konstruksjon av slike kontrollenheter å velge koblinger med samme (eller lignende) verdier av mengder

D s = D Xf/LG, hvor D M - gyldig verdi multiplikativ feilvarians.

Tabell 9.4

Optimale verdier av følsomhetskoeffisienter

IS-lenker

Note. Prinsippet om lik nøyaktighet i målesystemer i til en viss grad ligner på prinsippet om lik styrke™ i mekaniske systemer og prinsippet om lik pålitelighet i tekniske systemer.

Betingelse TIL = K kan oppnås ved valg nødvendig verdi følsomhetskoeffisient for enhver kobling til kontrollenheten. Vanligvis utføres rollen til en slik kobling i enheter av en forsterker med en justerbar forsterkning.

Med parallelle og rygg-til-rygg-forbindelser er det optimale verdier for koblingsfølsomhetskoeffisientene (og derfor, optimale parametere IU), hvor det oppnås minimumsverdi mengder O n og kravet er oppfylt K = K J. Verdiene deres avhenger av ønsket verdi av den totale følsomhetskoeffisienten K og feilavvik for IU-koblingene D s . Med slike koblinger av lenker (parallell og anti-parallell), minimumsverdien D u lik det geometriske gjennomsnittet av koblingsfeilvariansene. Spesielt hvis I U har to lenker, da

Det følger: hvis D x 2, da D Hm 0, som gjenspeiler det faktum at størrelsen på SI-enheten av mengde q ikke er lik én.

Hovedkilden til den multiplikative feilen er ustabiliteten til følsomhetskoeffisienten til differensialtrykkmåleren, og additivkilden er driften til differensialtrykkmåleren null, trykktap i de pneumatiske linjene og i målerørene under bobling. For å eliminere disse feilene bruker systemet en testmetode for å øke nøyaktigheten. Testalgoritmen for å øke målenøyaktigheten implementeres i 3 sykluser: hovedmåling - hovedmålerørene fungerer, additiv test - hovedmålerørene og referansetrykkfallsstilleren i den negative luftledningen fungerer, og multiplikativ test - den lange hoved- og tilleggsrør fungerer.

For å redusere den statiske multiplikative feilen, er enheter med en lukket krets nå mye brukt tilbakemelding, i likhet med automatiske sporingssystemer. Men dyp negativ tilbakemelding reduserer følsomheten til enheten, forverrer dens selektive egenskaper og er vanskelig å implementere for ikke-elektriske mengder. Derfor, med multiplikative feil forårsaket av langsomme endringer (for eksempel aldring) av parametrene til elementer analoge kretser, er det foreslått å bekjempe ved å implementere søk og ikke-søk selvinnstillingssystemer i enheter.

Den andre typen er multiplikative feil, som lineært avhenger av nivået på inngangssignalet. Et eksempel på en slik feil er feilen til måletransduseren, forårsaket av forskjellen mellom den faktiske konverteringskoeffisienten og den nominelle. I generell sak Avhengigheten av feilen til inngangssignalet kan være vilkårlig. Et eksempel er den dynamiske feilen til et måleinstrument, som avhenger av nivået og loven for endring av inngangssignalet, på den ene siden, og de dynamiske egenskapene til måleinstrumentet, på den annen side. Spesielt den dynamiske feilen til et måleinstrument med lineær differensialligning beregnes ved hjelp av den integrerte konvolusjonen av inngangssignalet og impulsresponsen til måleinstrumentet.

La oss først bestemme egenskapene til den multiplikative feilen for den statiske modusen.

Side 1

Den additive komponenten av feilen i enheter med en astatisk karakteristikk skyldes tilstedeværelsen av en følsomhetsterskel for leddene i den direkte kjeden.

Den additive komponenten av feilen avhenger ikke av koeffisienten p, men bestemmes av nulldriften og tilstedeværelsen av en følsomhetsterskel ved leddene til den direkte kjeden.

Den additive komponenten til FM-konverteringsfeilen er forårsaket av et parallellskift i konverteringskarakteristikken. Denne feilen kalles ofte nullfeilen, som er forårsaket av unøyaktigheten i den innledende innstillingen til omformeren og ustabiliteten til generatorens begynnelsesfrekvens. Den multiplikative feilen (sensitivitetsfeil) er assosiert med en endring i helningen til konverteringskarakteristikken. Den er proporsjonal med gjeldende verdi av videosignalet som konverteres.

Den additive komponenten til AED-feilen manifesterer seg i utseendet til et signal ved utgangen av enheten eller dens komponenter i fravær av et informasjonssignal ved inngangen.

Den mest signifikante feilen er nullfeilen (den additive komponenten av feilen), som er assosiert med gjenværende hysterese-fenomener og Barkhausen-fenomenet observert når kjerner magnetiseres av et vekslende eksitasjonsfelt. Følsomhetsfeilen (den multiplikative komponenten av feilen) kan reduseres til en relativt liten verdi, i størrelsesorden tideler av en prosent, hvis tilbakemelding brukes i målekretsen. En spesifikk feil er en feil knyttet til det faktum at den magnetiske AKSEN til transduseren VANLIGVIS ikke sammenfaller med den geometriske lengdeaksen som transduseren er orientert langs.

Handlingen til systemet er.., . logiske og tilfeldige komponenter i additivfeilen ved måling av signaløkninger / (JA.

Ved måling av inkrement av en verdi med samme instrument, påvirker den additive komponenten av feilen i mye mindre grad enn den multiplikative. Når bare én multiplikativ komponent av feilen er i kraft, bestemmes feilen i måleinkrementer kun av denne komponenten.

Den multiplikative komponenten av feilen til lenke 1 er betydelig svekket (med KK ganger) og den additive komponenten av feilen til tilbakemeldingslenken er ikke svekket. For at metoden skal være effektiv, er det nødvendig at feilene a02, a12 til tilbakemeldingslenken 2 er ubetydelige.

Vanligvis absolutt feil måleinstrumenter presenteres i form av en binomial formel xi a bx, der det første leddet er den additive komponenten av feilen, det andre er den multiplikative. Imidlertid, i en batch mottatt for kontroll, vil fluktuasjoner i den kontrollerte parameteren og følgelig feilene i målingene være ubetydelige. La oss også anta at fordelingstettheten til målefeilen f (xa) er fordelt over normal lov Med matematisk forventning ty og standardavvik.

Vanligvis presenteres den absolutte feilen til et måleinstrument i form av en binomial formel a bx, der det første leddet er den additive komponenten av feilen, det andre er den multiplikative. Imidlertid, i en batch mottatt for kontroll, vil fluktuasjoner i den kontrollerte parameteren, og følgelig feilene i målingene, være ubetydelige.

For termiske omformere av platinamotstand i klasse B i samsvar med GOST R50353 (IEC 751), er grensen for den tillatte hovedfeilen D, (0 3 0 005 M) C. Tilsetningskomponenten til feilen, bestemt av spredningen av startmotstanden til omformerne, er lik 0 3 C, og den multiplikative komponenten, avhengig av følsomhetsavvik, er lik 0 005 t C.